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碳化硅功率器件的高温封装技术介绍

文章出处:广州先进陶瓷展网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2022-09-02 17:02:00【

在进行芯片正面连接时可用铜线替代铝线,消除键合线与DBC铜层之间的热膨胀系数差异,极大地提高模块工作的可靠性。此外,铝带、铜带连接工艺因其更大的截流能力、更好的功率循环以及散热能力,也有望为碳化硅提供更佳的解决方案。

锡片或锡膏常用于芯片和DBC板的连接,焊接技术非常成熟而且简单,通过调整焊锡成分比例,改进锡膏印刷技术,真空焊接减小空洞率,添加还原气体等可实现极高质量的焊接工艺。但焊锡热导率较低,且会随温度变化,并不适宜SiC器件在高温下工作。此外,焊锡层的可靠性问题也是模块失效的一大原因。

烧结银连接技术凭借其极高的热导率,低烧结温度,高熔点等优势,有望取代焊锡成为SiC器件的新型连接方法。银烧结工艺通常是将银粉与有机溶剂混合成银焊膏,再印刷到基板上,通过预热除去有机溶剂,然后加压烧结实现芯片和基板的连接。为降低烧结温度,一种方法是增大烧结中施加的压力,但同时也增加了相应的设备成本,且容易造成芯片损坏;另一种方法是减小银颗粒的体积如采用纳米银颗粒,但颗粒加工成本高,所以很多研究继续针对微米银颗粒进行研究以得到合适的烧结温度、压力、时间参数来现更加理想的烧结效果。

此外,为确保碳化硅器件稳定工作,陶瓷基板和金属底板也需要具备良好的高温可靠性。不同材料间热膨胀系数差异越大,材料层间热应力就越高,可靠性越低。所以选用热导率高、热膨胀系数值和碳化硅材料相近的材料是提高封装可靠性和关键所在。

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